광 포집을 통한 III-질화물 나노로드/Si(111) 태양전지의 향상된 단락 전류 밀도

요약

그리드 금속 접촉 면적을 제외하고 1 sun, AM 1.5G 조건에서 (111)-Si 상에 에피택셜하게 성장한 p-GaN/i-InGaN/n-GaN 다이오드 어레이의 유효 면적 광전 변환 효율이 1.27%로 달성되었습니다. 단락 전류 밀도는 14.96 mA/cm², 개방 회로 전압은 0.28 V입니다. 결함과 변형이 없는 III-질화물 나노로드 어레이 구조 내에서의 다중 반사를 통한 향상된 광 포집과 넓은 밴드갭 III-질화물 구성 요소에 의한 단파장 응답 향상이 소자 성능 개선에 기여한 것으로 분석됩니다.

서론

녹색 에너지 개발이 점점 더 필수적이 되고 있으며, 심화되는 에너지 위기로 인해 발광 다이오드(LED) 및 태양전지 산업이 급속도로 발전하고 있습니다. 지난 몇십 년간 III-질화물 반도체는 LED 소자에 성공적으로 적용되어 상당한 상업적 이익을 창출했습니다[1-3]. 현재 많은 과학자들이 III-질화물을 광전 응용 분야에 활용하기 위한 연구를 진행하고 있습니다[4, 5]. III-V족 질화물 물질은 직접 밴드갭과 큰 흡수 계수[4, 6], 밴드 엔지니어링을 통해 태양 스펙트럼의 대부분을 커버하는 넓은 밴드갭 범위[4, 6, 7], 높은 캐리어 이동도[7], 우수한 방사선 저항성[8] 등 광전 시스템에 많은 이점을 제공합니다. 이러한 우수한 특성을 바탕으로 InGaN/Si 탠덤 셀[9-14], 핫 캐리어 태양전지[15], 쇼트키 기반 태양전지[16-18], 단일[19-24] 및 다중[25, 26] 접합 태양전지, 태양전지 성능에 대한 분극 효과[9, 23, 27] 등 다양한 소자 구조 설계가 시뮬레이션되었습니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 InGaN/Si 이종 구조 탠덤 셀은 서로 다른 시뮬레이션 모델에 따라 21-36%의 효율을 달성할 수 있을 것으로 예측되었습니다[10, 11, 13]. 네 가지 다른 In 조성을 가진 InGaN 동종 구조 탠덤 태양전지의 전력 변환 효율(PCE)은 1-sun 조사 조건에서 51%, 250-sun 집광 조건에서 58%로 제안되었습니다[26]. 그러나 저온 InGaN 박막 성장 조건에서 불순물과 비복사 재결합 문제가 점점 더 심각해지고 있습니다[28-30]. 격자 부적합으로 인한 상당한 적층 결함과 전위 밀도는 캐리어 확산 길이를 감소시키고 태양전지 PCE를 제한합니다[31-34]. 따라서 고효율 III-질화물 광전 소자의 잠재력을 실현하기 위해서는 여전히 수많은 과제가 남아 있습니다.

지난 10년간 독립형 GaN 기판 상의 고 In 함량 InGaN 결정 성장 방법[34], p형 InGaN 도핑[35], 양자 우물 설계[36-40], 전극 설계[41-44], 집광 광전[37, 41, 45], 중간 밴드 태양전지[46], 반사 감소 구조[47-49] 등 다양한 관련 연구 주제가 연구되었습니다. 또한 비분극 질화물 기반 태양전지의 분극 효과도 조사되었습니다[50, 51]. Dahal 등은 30% 이상의 In 함량을 가진 InGaN 다중 양자 우물 태양전지가 더 긴 파장(>420 nm)에서 동작함을 입증했고[38], 최대 30 suns의 조도에서 3.03%의 효율을 보고했습니다[37]. Mori 등은 집광 질화물 기반 태양전지를 연구하여 최대 300 suns의 높은 광도에서 4%의 최고 PCE를 달성했습니다[41, 45]. 여러 연구 그룹이 다양한 구조적, 광학적 설계를 제공하고 성장 기술을 개선했음에도 불구하고 III-질화물 태양전지의 PCE는 크게 향상되지 않았습니다. 반면 Reichertz 등은 p-n 접합 Si 기판 위에 p-n 접합 GaN을 에피택셜하게 성장시켜 탠덤 태양전지가 실현 가능함을 입증했습니다[14]. 그들의 결과에 따르면 Si 기판은 장파장 효율에, 질화물은 단파장 효율에 기여합니다. 실리콘 기판은 저비용 솔루션일 뿐만 아니라 PCE 향상과 우수한 열전도성도 제공합니다[52].

일반적으로 태양전지 성장 시 연속 박막 층을 서로 위에 성장시키는데, 이는 높은 전위 밀도를 초래합니다. 그러나 III-질화물이 나노구조로 성장하면 기판과 접촉하는 바닥 면적이 작아 스레딩 전위가 감소하고 변형도 최소화될 수 있습니다. Tessarek 등은 GaN 나노로드의 직경이 200 nm로 감소하면 전위가 사라진다고 보고했습니다[53]. 따라서 실리콘 기판 위 박막 성장의 대안으로 III-질화물 나노로드 태양전지를 성장시켜 비용을 절감하고 결정 품질을 개선하며 셀 효율을 높이는 것이 바람직한 선택이 될 수 있습니다. 또한 나노로드/나노와이어는 광생성 전자가 정공과 재결합하기 전에 전극으로 직접 이동할 수 있어 더 효과적으로 수집될 수 있고, 나노로드 구조가 광 포집을 개선하여 광자 흡수를 향상시킬 수 있기 때문에 광전 응용 분야에서 큰 잠재력을 가집니다[54, 55]. 여러 그룹이 III-질화물 나노로드 기반 광검출기[56, 57], 나노레이저[58, 59], 나노 LED[60, 61], 광전기화학적 물 분해 응용[62]을 시연했습니다[55]. 그러나 나노로드 태양전지의 단점은 표면 결함으로 인한 풍부한 캐리어 트래핑 센터에서 광생성 전자-정공 쌍이 재결합한다는 점입니다. 또한 나노로드 태양전지의 소자 제조 공정은 박막 소자보다 더 복잡합니다. 그러나 이러한 문제들을 극복함으로써 Wallentin 등은 InP 나노로드 어레이에서 나노로드 직경과 상단 n-세그먼트 길이 최적화를 통해 13.8%의 PCE를 달성하며 거의 3배의 PCE 증가를 보였습니다[54, 63]. Krogstrup 등은 단일 코어-쉘 GaAs 나노와이어 구조에서 광 집광에 의한 10배 이상의 광 흡수 향상으로 높은 단락 전류 밀도(Jsc)를 얻었다고 보고했습니다[64]. Wierer 등[65], Cansizoglu 등[66], Nguyen 등[31]은 GaN 템플릿과 Si 기판 위 다양한 유형의 질화물 나노로드 어레이 태양전지를 시연했습니다. 최근 나노로드/나노와이어 광전 연구 비교는 보충 정보 Table S1에 정리되어 있습니다. 그러나 저비용 Si(111) 기판 위 서로 다른 In 함량의 InGaN 나노로드 앙상블 광전 소자의 광전 변환 기여도는 아직 체계적으로 논의되지 않았습니다.

본 연구에서는 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시(PA-MBE, Veeco EPI930)를 사용하여 8%와 11% 인듐 농도를 가진 Mg:GaN/InGaN/Si:GaN III-질화물 나노로드 앙상블을 n-도핑 Si(111) 기판 위에 성장시켰습니다. 구조적 특성과 인듐 함량은 고해상도 X선 회절(HR-XRD, Bede D1) 측정으로 추정했습니다. 나노로드의 미세 구조는 고해상도 투과 전자 현미경(HR-TEM, FEI E.O Tecnai F20 G2)으로 분석했습니다. 질화물 태양전지의 전류 밀도-전압(J-V) 특성은 1 sun, AM 1.5G 조명(Newport 94023A) 하에서 논의했습니다. 외부 양자 효율(EQE, Enli Technology Co., Ltd., QE-R3018)을 측정하여 분광 응답을 연구했습니다. 밴드 다이어그램 정렬과 시뮬레이션도 조사하여 전자와 정공 수송을 설명했습니다.

실험 방법

성장 기술

Si:GaN 및 Mg:GaN/InGaN/Si:GaN 나노로드의 성장은 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시(PA-MBE) 기술을 기반으로 합니다. 모든 시료는 6N 질소 플라즈마 소스(Veeco, UNI-Bulb)가 장착된 Veeco GEN930 PA-MBE 시스템으로 성장시켰습니다. 저항률 0.001-0.005 Ω·cm의 n형 Si(111) 기판을 아세톤, 이소프로판올, 탈ion수에서 초음파 세척기로 각 5분간 세척하여 잔류 유기 오염을 제거한 후, 48-51% HF:H₂O = 1:5 용액에서 5분간 에칭하여 자연 산화막을 제거했습니다. 화학적 세척/에칭 공정 후 질소 기체로 기판을 건조시켰습니다. Si 기판을 버퍼 챔버에 넣고 자기 결합 전송 암으로 성장 챔버로 이동시켰습니다. 나노로드 성장 전 기판을 900°C에서 30분간 열 세척하여 잔류 자연 산화막을 제거하고 깨끗하고 정렬된 7×7 재구성 Si 표면을 얻었습니다. 활성화된 질소 원자는 플라즈마 건으로 생성되었으며, 그 플럭스와 순도는 고해상도 질량 유량 컨트롤러(HORIBA STEC, SEC-7320 M)와 질소 정제기(Entegris, CE35KFI4R)로 제어했습니다. 고순도(6N 이상) Ga, In, Si, Mg 소스는 고체 소스 유출 셀로 공급했습니다. III족 금속과 N₂ 플라즈마 빔 등가 압력(BEP)은 빔 플럭스 게이지로 측정했습니다. III/V 플럭스 비율을 N-rich 조건으로 제어하여 나노로드를 얻었습니다. 먼저 760°C에서 82분간 자기 조립 Si:GaN 나노로드를 성장시켰습니다. 높은 온도에서 InN의 탈착이 중요하므로 인듐이 시료 표면에서 증발합니다. 나노로드 내 인듐을 유지하기 위해 금속 변조 에피택시(MME) 기술을 활용했습니다[67, 68]. MME는 N₂ 셔터를 열린 상태로 유지하면서 금속 셔터를 주기적으로 개폐하여 금속 플럭스를 변조하는 기술입니다. In 농도 조절을 위해 In과 Ga 원자가 기판에 번갈아 20s/30s(시료 B)와 30s/30s(시료 C) 주기로 50회, 550°C에서 입사시켰습니다. 마지막으로 600°C에서 Mg:GaN 층을 성장시켰습니다. 시료들은 9.25×10⁻⁶ torr 활성 질소 BEP(플라즈마 파워 450 W), 2.42×10⁻⁸ torr In BEP, 1.93×10⁻⁸ torr Ga BEP 조건에서 성장했습니다. 또한 동일한 조건에서 단일층 Si:GaN 나노로드(시료 A)도 대조군으로 제조했습니다.

소자 제조

나노로드 성장 후 소자 제조 공정은 다음과 같습니다. (1) 350×350 μm² 메사 소자 영역을 포토레지스트(Microchemicals GmbH, AZ1400)를 마스크로 사용하여 사불화탄소(CF₄) 기반 반응성 이온 에칭 기술(Advanced System Technology, Cirie-200)로 n형 Si까지 에칭하여 정의했습니다. (2) 메사 영역의 나노로드를 제외한 느슨한 나노로드를 탈ion수 초음파 세척으로 제거했습니다. (3) 60°C에서 1분간 (NH₄)₂S에 침지하여 질화물 표면을 패시베이션하여 자연 산화막 억제와 비복사 재결합 감소[69-73]. (4) 100 nm 두께의 인듐 주석 산화물(ITO) 박막을 스퍼터링(Advanced System Technology, Psur-100HB)과 포토리소그래피(M&R Nano Technology, AG350-6B), 리프트오프 기술로 나노로드 위에 증착하여 Mg:GaN 옴성 투명 접촉으로 사용했습니다. (5) ITO 박막 위와 n형 Si 기판 위에 다층 Ti/Al/Ti/Au(20 nm/300 nm/20 nm/50 nm) 그리드 금속 접촉을 전자빔 증착(Advanced System Technology, Peva-600E)과 포토리소그래피, 리프트오프 기술로 제조했습니다. (6) 모든 그리드 금속 접촉을 급속 열 어닐링 시스템(Advanced System Technology, FA04)으로 질소 분위기에서 800°C, 30초간 어닐링하여 옴성 접촉을 얻었습니다.

TEM 시료 준비

결정 구조를 더 연구하기 위해 시료 B와 C의 개별 나노로드를 에탄올 초음파 처리로 추출했습니다. 30분 초음파 처리 후 에탄올 용액 몇 방울을 구리 그리드(Ted Pella)에 떨어뜨리고 실온에서 에탄올을 증발시켰습니다. 측정 전 150°C에서 구워 자유 유기 용매를 제거했습니다.

결과 및 논의

형태학적 및 구조적 특성

주사 전자 현미경(SEM) 이미지의 평면도와 단면도가 Fig. 1a-f에 나타나 있으며, 성장된 나노로드의 형태를 보여줍니다. 왼쪽부터 Fig. 1a-c는 Si:GaN(시료 A)과 In/Ga 원자 입사 주기 시간이 20s/30s(시료 B)와 30s/30s(시료 C)로 다른 Mg:GaN/InGaN/Si:GaN의 표면 형태 변화를 나타냅니다. Si:GaN과 Mg:GaN/InGaN/Si:GaN 나노로드의 직경은 각각 30-100 nm와 80-150 nm이며, 면적 밀도는 약 7×10⁹ cm⁻²입니다. 나노로드 단면 이미지(Fig. 1d-f)는 시료 A-C 모두 나노로드 길이가 약 700 nm임을 보여줍니다. Mg:GaN/InGaN/Si:GaN 시료의 개략적 구조는 Fig. 1g에 나와 있습니다.

Fig. 2a는 서로 다른 소스 입사 주기 시간 시료에 대한 X선 세타-2세타 회절 측정 결과를 기록했습니다. 28.44°에 위치한 가장 강한 피크는 Si 기판에서 유래합니다. 34.56°의 선명하고 뚜렷한 피크는 GaN (0002) 회절에 해당하며 InGaN 층으로부터의 상 혼합이 잘 억제되었음을 나타냅니다. 시료 B의 경우 GaN (0002) 피크의 낮은 2-세타 측인 34.22°, 시료 C의 경우 34.13°에 위치한 피크는 InGaN (0002)입니다. InN과 GaN의 c 격자 상수는 각각 5.760 Å와 5.185 Å입니다[74]. 브래그 법칙에 따라 InGaN (0002)의 c 격자 상수는 시료 B에서 5.23 Å, 시료 C에서 5.25 Å로 계산됩니다. InGaN (0002)의 c 격자 상수를 베가르 법칙에 대입하면, 변형을 고려하지 않고 시료 B의 In 농도는 8%, 시료 C는 11%로 추정됩니다. Fig. 2b는 시료 C의 저배율 TEM 이미지와 구조 개략도입니다. 영역 1과 2는 각각 n-GaN과 InGaN 영역입니다. 영역 1에서 얻은 선택 영역 전자 회절(SAED) 패턴은 [0001] 방향이 나노로드의 장축과 평행하며 질화물 나노로드의 일반적인 성장 방향임을 보여줍니다. 또한 결정에서 전위가 발견되지 않았습니다. Fig. 2c, d의 원자 분해능 TEM 이미지에서 GaN과 InGaN의 c 격자 상수는 각각 5.19 Å와 5.25 Å로, XRD 세타-2세타 스캔을 통한 브래그 법칙 계산 결과와 일치합니다. 또한 시료 B의 InGaN c 격자 상수는 보충 정보 Figure S1의 원자 분해능 TEM 이미지에서 5.23 Å로 확인되었습니다. 추가로 고각도 환형 암시야(HAADF) 이미지와 에너지 분산형 X선 분광법(EDS) 라인 스캔으로 인듐 분포를 확인했으며, 이는 보충 정보 Figure S2에 포함되어 있습니다.

전기적 및 광학적 특성 분석

전류 밀도-전압 측정은 Keithley 2400 소스 미터로 수행했습니다. Fig. 3a는 나노로드 어셈블 태양전지 개략도입니다. 총 소자 면적은 0.12 mm²이며, 조명 하 접촉 금속을 제외한 유효 면적은 0.0924 mm²입니다. 광생성 전자를 수집하기 위해 100 nm 투명 전도성 ITO 박막을 p-GaN 위에 증착하여 나노로드와 Ti/Al/Ti/Au(20 nm/300 nm/20 nm/50 nm) 핑거 전극을 연결했습니다. 소자의 광전 특성 분석도 태양 시뮬레이터 하 1 sun, AM 1.5G 조건에서 수행했으며 Fig. 3b-d에 나타냈습니다. Fig. 3b-d에서 결정된 직렬 저항 Rs 값은 시료 A, B, C 각각 83 Ω, 250 Ω, 2.5 kΩ이며, 병렬 저항 Rsh 값은 각각 413 kΩ, 550 kΩ, 2 MΩ입니다. 영 전압에서의 광전류 밀도 Jsc는 In₀.₀₈Ga₀.₉₂N 소자(시료 B)에서 7.77 mA/cm², In₀.₁₁Ga₀.₈₉N 소자(시료 C)에서 14.96 mA/cm²입니다. In 농도 증가에 따른 광전류 향상이 Jsc 비교로 입증되었습니다. 또한 Krogstrup 등은 나노로드 태양전지의 광 집광 특성이 광 흡수를 향상시키고 높은 광전류를 제공할 수 있음을 보였습니다[64]. 시료 C의 개방 회로 전압(Voc)과 충전율(FF)은 각각 0.28 V와 30%입니다. 여러 그룹이 더 낮은 Voc을 가진 나노로드 구조를 시연하기도 했습니다[72, 75, 76]. 실제 조명 영역에서의 실질적인 광전 성능을 파악하기 위해 유효 면적 PCE(PCEeff)는 그리드 전극 면적을 제외한 유효 면적 기준 효율을, 전체 면적 PCE(PCEtot)는 전체 소자 면적 기준 효율을 나타냅니다. 주목할 점은 PCEtot와 PCEeff 값이 각각 0.98%와 1.27%로, 보고된 질화물 나노로드 태양전지 중 가장 높은 PCE를 나타냅니다. 주요 기여는 높은 Jsc에서 오며, 비록 Voc이 다른 III-질화물 나노로드 태양전지[65, 77]보다 낮지만 말입니다. 낮은 Voc의 두 가지 가능한 이유는 밴드 다이어그램상 p-n Si 접합에서의 준 페르미 레벨 제한(Si 밴드갭 1.12 eV)과 표면 페르미 레벨 피닝으로 인한 제한된 전류 경로 생성입니다[66]. Table 1은 세 시료의 Jsc, Voc, FF, PCE 비교를 요약합니다.

물리적, 전기적 특성을 이해하기 위해 1D-DDCC(1차원 푸아송, 드리프트-확산, 슈뢰딩거 솔버) 프로그램[78]으로 밴드 다이어그램을 계산했습니다. 사용된 ITO, Si, GaN의 전자 친화도는 각각 4.40 eV, 4.05 eV, 4.1 eV입니다. Fig. 4a, b는 전압 바이어스 없는 ITO/n-GaN/n-Si 밴드 다이어그램과 암전류 J-V 곡선을 보여줍니다. 이는 ITO/n-GaN/n-Si 구조가 정류 효과가 없고 선형 J-V 프로파일을 보임을 나타냅니다. Si와 GaN 사이의 전도대 오프셋이 50 meV의 작은 값으로 예상되어 캐리어 수송에 대한 헤테로 인터페이스의 포텐셜 장벽은 무시할 수 있습니다. 이 저항기 같은 선형 J-V 곡선은 실험 결과와 모순됩니다.

J-V 곡선 결과의 가능한 설명은 Ga 확산이 GaN/Si 계면에서 p-Si를 유도하여 p-n 접합을 형성한다는 것입니다. Reichertz 등[14]과 Neplokh 등[76]은 질화물 층 성장 중 Al이 실리콘 기판으로 확산됨을 검증했습니다. B, Al, Ga는 IIIB족 원소로 p-Si 층 형성 도펀트가 될 수 있습니다. 그러나 Ga 확산 속도는 700°C에서 8 nm/day입니다[79]. Fig. 4c는 n-GaN과 n-Si 계면 사이에 매우 얇은(1 nm) p-Si 층을 포함한 밴드 다이어그램을 보여줍니다. p-n Si 접합에 작은 내장 전기장이 생성되어 전자를 n-Si 기판으로, 정공을 ITO 접촉층으로 구동합니다. 두께 의존적 J-V 곡선은 p-Si 층 두께가 얇아질수록 다이오드 턴온 전압이 감소함을 Fig. 4d에서 보여줍니다. 초박막 p-Si는 준 페르미 레벨 분리를 제한하여 태양전지 성능의 Voc을 감소시킵니다. p-Si 층을 포함한 시뮬레이션 전기적 특성이 본 연구 결과에 더 가깝습니다. 따라서 Mg:GaN/InGaN/Si:GaN/p-Si/n-Si 구조의 밴드 다이어그램 모델을 Fig. 5와 같이 구축할 수 있습니다. 위에서 AM 1.5G 광 조사 시 InGaN 밴드갭보다 높은 에너지의 광자가 흡수됩니다. 나노로드 사이 공간을 통해 Si에 빛이 조사되면 Si 밴드갭보다 큰 에너지의 광자도 p-n Si 기판에 흡수되어 광전류가 생성됩니다. 동시에 질화물 영역에서 단파장 빛으로 생성된 전자-정공 쌍은 p-i-n 접합 내장 전기장에 의해 분리됩니다. 최종적으로 광생성 캐리어는 상단 ITO 접촉을 통해 Mg:GaN으로, 하단 Si n-접촉으로 수집될 수 있습니다. 이 구조 모델과 ITO 접촉에 의한 쇼트키 장벽을 고려하여 J-V 곡선 시뮬레이션을 수행한 결과가 Fig. 5b입니다. 시뮬레이션 J-V 곡선은 p-접촉의 비옴성 행동으로 인한 S-형상을 보여주며, 이는 Fig. 3c, d의 Mg:GaN/u-InGaN/Si:GaN(시료 B, C)에서 존재하는 S-형상을 설명하는 가능한 이유입니다. 따라서 S-형상이 평탄해지는 음의 바이어스(-0.5 V)에서의 전류 밀도(Jnegative bias)를 Table S2에 기록했습니다. Jnegative bias는 추가 최적화를 위한 체크포인트이자 목표 값이 될 수 있습니다.

Fig. 6a는 광 바이어스(추가 비변조 빛) 없는 EQE 측정 결과로, Si:GaN/n:Si(시료 A), Mg:GaN/u-In₀.₀₈Ga₀.₉₂N/Si:GaN(시료 B), Mg:GaN/u-In₀.₁₁Ga₀.₈₉N/Si:GaN(시료 C)의 EQE를 비교합니다. 시료 C는 더 높은 In 농도로 인해 InGaN 층에서의 흡수로 단파장에서 더 높은 값을 보입니다. 시료 A, B, C의 최대 EQE는 각각 32%, 55%, 63%입니다. Fig. 6b의 베어 Si 웨이퍼와 시료 A, B, C의 반사율 스펙트럼과 비교하면, EQE와 반사율 스펙트럼의 진동은 서로 다른 층에서의 간섭 때문입니다. 베어 Si 웨이퍼는 평평한 표면으로 인해 가장 높은 반사율을 보입니다. 시료 A, B, C는 나노로드 구조의 광 포집 효과로 인해 더 낮은 반사율을 보입니다. 시료 C는 가장 높은 장파장 EQE와 가장 낮은 반사율로 가장 높은 광 포집 효과를 가지며, 이는 시료 C에서 더 높은 광전류가 생성되는 이유를 설명합니다. 시료 B와 C의 상온(RT, 300 K) 발광(PL) 스펙트럼은 Fig. 6c에 나와 있습니다. 3.40 eV의 가장 높은 피크는 GaN 근대역 가장자리(NBE) 방출입니다. 3.09 eV와 3.03 eV의 피크는 각각 In₀.₀₈Ga₀.₉₂N과 In₀.₁₁Ga₀.₈₉N의 NBE 방출에 기인합니다. 이 결과는 실온에서 보잉 방정식 계산값인 3.1 eV와 3.0 eV[4]와 유사합니다. 또한 EQE와 반사율 스펙트럼과 같은 강한 파브리-페로 진동(별표 표시)이 나타나며, 이는 각 층/표면 간의 매끄러운 인터페이스를 나타냅니다.

결론

플라즈마 보조 분자 빔 에피택시로 n-Si 위에 성장시킨 고품질 Mg:GaN/InGaN/Si:GaN 및 Si:GaN 나노로드가 성공적으로 시연되었습니다. 광전 측정 결과 Mg:GaN/u-In₀.₁₁Ga₀.₈₉N/Si:GaN은 더 높은 In 농도와 더 높은 광 포집 효과로 높은 광전류를 유도하여 1 sun, AM 1.5G 조명 하에서 PCEeff 1.27%, PCEtot 0.98%를 나타냈습니다. Si:GaN 나노로드/n-Si 소자는 뚜렷한 p-n 접합 내장 전기장이 없을 수 있지만, 적절한 헤테로접합 구조 설계가 광캐리어를 상단과 하단 접촉으로 구동하여 셀 성능을 향상시킵니다.